[发明专利]一种提高丙烯腈生产稳定性的控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯腈生产的控制系统和方法，特别涉及一种丙烯腈生产回收塔温度的控制系统和方法。

背景技术

国内丙烯腈生产装置大都采用丙烯氨氧化合成丙烯腈工艺，其优点是工艺流程短，投资少、成本低，原料来源充实价格便宜，丙烯的转化率和丙烯腈的收率高，过程的副产物可回收利用，减少了工业污染。丙烯氨氧化合成丙烯腈的工艺在催化剂、反应器、工艺流程，节能、三废处理等方面都已很成熟且经济。

丙烯腈装置中的回收塔（亦称萃取精馏塔），是丙烯氨氧化制丙烯腈工艺提高产品收率和控制产品质量的重要设备，对它操作的平稳与否直接影响整个回收塔的产品质量和产量。目前国内几乎所有的丙烯腈装置都采用集散控制系统（Distributed Control System,DCS）的基本控制功能对生产过程进行监控，这些基础监控系统保障了丙烯腈回收塔的安全运行。

但在实际的生产过程中，其工艺原理相对来说比较复杂，可供观察和控制的参数较少，对工艺分析十分重要但又不可测量的中间关键参数较多。回收塔在常规情况下，对产品质量的控制是通过灵敏板温度与进入再沸器的低压蒸汽流量所形成的串级闭合回路来实现的，回收塔进料量即原料液流量是通过单回路调节系统进行简单控制。当回收塔进料状况发生变化时，引起回收塔内液体汽化量、降液量、釜液位、釜压变化，导致灵敏板温度变化。但是，灵敏板温度与进入再沸器的低压蒸汽流量串级控制系统对于克服富水进料流量的变化比较滞后，且富水进料流量又是影响回收塔温度变化的主要干扰因素，从而影响回收塔分离效率及操作稳定性，使丙烯腈产品的生产稳定性不是很佳。

回收塔的主要任务是分离丙烯腈和乙腈，控制灵敏点温度是保证丙烯腈和乙腈分离的重要手段。丙烯腈沸点（77℃）和乙腈沸点（81℃）相差仅4℃，相对挥发度很小，用一般的精馏方法很难分离，但加入水溶剂可使两者相对挥发度有很大变化而易于分离。虽然吸收液中含有大量水，但是在进料板上水分含量却很低，因此需要在塔顶加入水进行萃取精馏。从吸收塔过来的吸收液在萃取精馏塔中通过萃取精馏将进料中的乙腈除去。为保证回收塔塔顶出料中乙腈含量达到指标控制要求,回收塔塔顶出料乙腈能否合格取决于灵敏点温度的控制是否稳定。灵敏点温度主要受原料液进料量、塔釜加热量和进料温度等因素的影响。原料进料量减小、原料液温度高或回收塔塔釜加热量大,塔内液体汽化量增大,降液量减少,釜液位下降,釜压上升,灵敏点温度升高。这时,上升汽相中的乙腈含量增加,造成塔顶出料乙腈含量不合格。另外，保持塔的物料平衡和热量平衡,是保持塔的平稳操作,确保产品质量的关键。在操作控制中,要保持油层出料与进料中的丙烯腈含量相适应。若油层出料量大于进料丙烯腈量,则乙腈由塔顶馏出,使塔顶出料的乙腈含量不合格。当进料吸收液浓度增大时,则应增大萃取水量,以免萃取水量不足时,塔顶丙烯腈油层乙腈含量超高。随着吸收液的浓度和来量增大,再沸器加入的蒸汽量、冷凝器的冷却水量也要随之提高。

上述现有丙烯腈生产技术中所使用的回收塔的操作及控制系统如图1所示。

现有控制系统对回收塔进料量的变化或再沸器结垢或吸收塔操作条件变化等情况，不能及时感知，反应滞后，使得灵敏板温度波动较大，严重影响了回收塔的稳定运行，这也成为回收塔稳定控制、稳定性生产的难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是减少丙烯腈装置灵敏板温度测量的滞后性，基于现有的DCS系统，开发了将回收塔进料量作为前馈的前馈串级控制系统及其控制方法，稳定控制回收塔内环境和灵敏板温度，克服了回收塔进料量变化引起的外部扰动。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为,一种提高丙烯腈生产稳定性的控制系统，包括一回收塔灵敏板温度控制器、一个回收塔、再沸器流量控制回路、回收塔进料流量控制回路，上述再沸器流量控制回路、回收塔流量控制回路输出端连接回收塔输入端，上述灵敏板温度控制器与再沸器流量控制回路为串级闭合回路，上述灵敏板温度控制器经过对温度设定值与回收塔的温度测量值进行PID运算后输出到再沸器流量控制器，上述组件和回路由自动阀控制，上述各自动阀连接到丙烯腈装置的中央控制室DCS控制系统，上述回收塔流量控制器回路设有测量回收塔进料量的回收塔流量控制器，上述灵敏板温度控制器输出端与再沸器流量控制器输入端中串联计算模块，上述回收塔流量控制器测量值与灵敏板温度控制器输出值一并输出到计算模块作为输入端，形成前馈串级控制系统。

所述再沸器流量控制回路由再沸器流量控制器、调节阀和流量对象连接而成，加热介质流量值作为反馈输入连接到再沸器控制器输入端。